DE102014224989A1 - Kühlvorrichtung zur Kühlung eines elektrischen Geräts - Google Patents

Kühlvorrichtung zur Kühlung eines elektrischen Geräts Download PDF

Info

Publication number
DE102014224989A1
DE102014224989A1 DE102014224989.9A DE102014224989A DE102014224989A1 DE 102014224989 A1 DE102014224989 A1 DE 102014224989A1 DE 102014224989 A DE102014224989 A DE 102014224989A DE 102014224989 A1 DE102014224989 A1 DE 102014224989A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cooling device
cooling
electrical
electrical device
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102014224989.9A
Other languages
English (en)
Inventor
Lars Balschat
Stefan Dietz
Harald Fries
Karl-Heinz Hümmer
Gerhard Stürzenhofecker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE102014224989.9A priority Critical patent/DE102014224989A1/de
Priority to EP15802015.6A priority patent/EP3207777A1/de
Priority to PCT/EP2015/077354 priority patent/WO2016087250A1/de
Publication of DE102014224989A1 publication Critical patent/DE102014224989A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1401Mounting supporting structure in casing or on frame or rack comprising clamping or extracting means
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20009Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a gaseous coolant in electronic enclosures
    • H05K7/20136Forced ventilation, e.g. by fans
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2039Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
    • H05K7/20436Inner thermal coupling elements in heat dissipating housings, e.g. protrusions or depressions integrally formed in the housing
    • H05K7/20445Inner thermal coupling elements in heat dissipating housings, e.g. protrusions or depressions integrally formed in the housing the coupling element being an additional piece, e.g. thermal standoff
    • H05K7/20472Sheet interfaces
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02BBOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B1/00Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
    • H02B1/015Boards, panels, desks; Parts thereof or accessories therefor
    • H02B1/04Mounting thereon of switches or of other devices in general, the switch or device having, or being without, casing
    • H02B1/052Mounting on rails
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02BBOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B1/00Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
    • H02B1/56Cooling; Ventilation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung (2) zur Kühlung eines elektrischen Geräts (12). Es wird die Aufgabe gelöst, eine Kühlvorrichtung (2) zur Verfügung zu stellen, mit der ohne oder ohne großen konstruktiven Aufwand am eigentlichen elektrischen Gerät (12) der zulässige Temperaturbereich von Standardkomponenten erweitert und/oder eine höhere Maximal- und/oder Dauerleistung erreicht werden kann. Die Kühlvorrichtung (2) weist dafür eine Befestigungsvorrichtung (8) zur Montage an einem Befestigungssystem (10) auf und ist zur Kühlung des elektrischen Geräts (12) vorgesehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung zur Kühlung eines elektrischen Geräts, wobei die Kühlvorrichtung eine Befestigungsvorrichtung zur Montage an einem Befestigungssystem aufweist.
  • Eine derartige Kühlvorrichtung kann beispielsweise in der industriellen Steuerungs- und Schalttechnik sowie in der industriellen Spannungsversorgung und weiteren Anwendungen zum Einsatz kommen, bei denen eine leistungsfähige Kühlung notwendig ist.
  • Bisher ist hoher konstruktiver Aufwand nötig, um elektrische Geräte für einen erweiterten zulässigen Temperaturbereich zu ertüchtigen. Ein erweiterter Temperaturbereich kann beispielsweise bei einem Überschreiten der zulässigen Maximaltemperatur oder einem Unterschreiten der zulässigen Mindesttemperatur vorliegen, jeweils bezogen auf die Umgebungstemperatur, in der das elektrische Gerät eingesetzt wird. Es werden beispielsweise spezielle Gehäuse konstruiert und mit großflächigen Kühlkörpern und leistungsfähigen Lüftern versehen. Dies hat zur Folge, dass diese speziellen Geräte durch den deutlich erhöhten Konstruktions- und Materialaufwand entsprechend teurer und größer werden. Besonders bei kleinen Serien sehr spezieller Geräte ist es oftmals nicht wirtschaftlich, eine Variante für einen erweiterten Temperaturbereich zu konstruieren und zu vertreiben.
  • Bekannt sind marktübliche Systeme, die zur Kühlung von Geräten an Hut- oder G-Schienen in einem Schaltschrank geeignet sind. Beispielhaft wären hier geschlossene Systeme zu nennen, in denen die Geräte in einen klimatisierten Schaltschrank integriert werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlvorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der ohne oder ohne großen konstruktiven Aufwand am eigentlichen elektrischen Gerät der zulässige Temperaturbereich von Standardkomponenten erweitert und/oder eine höhere Maximal- und/oder Dauerleistung erreicht werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Kühlvorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass elektrische Geräte, die für einen Einsatz innerhalb eines ersten, ursprünglichen Temperaturbereichs oder zum Betrieb mit einer ersten, ursprünglichen Maximal- und/oder Dauerleistung vorgesehen sind für einen zweiten, erweiterten Temperaturbereich oder eine zweite höhere Maximal- und/oder Dauerleistung ertüchtigt werden können. Dies geschieht modular durch eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung. Dies hat den Vorteil, dass die Kühlvorrichtung, deren Design ebenfalls an die zu kühlenden elektrischen Geräte angepasst sein kann, flexibel an den Stellen eingesetzt werden kann, an denen eine verbesserte Kühlung notwendig ist. Durch eine thermische Kopplung einer Seitenfläche der Kühlvorrichtung mit einer Seitenfläche des zu kühlenden elektrischen Geräts kann eine Kühlwirkung erzeugt werden. Eine thermische Kopplung muss nicht auf direktem Materialkontakt basieren, sondern besteht bereits bei Existenz jeglicher bekannter Wärmeübertragungsmechanismen, wie Wärmestrahlung, freie und erzwungene Konvektion sowie Wärmeleitung im klassischen Sinne. Die Anordnung am Gerät kann nach Kriterien wie Kühlbedarf oder Platzbedarf der weiteren Komponenten erfolgen. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass die Funktion des modularen Kombinationskonzepts der elektrischen Geräte nicht beeinträchtigt wird.
  • In einer Ausführungsform ist die Kühlvorrichtung zur Montage an einer Hut-, G-, Montage- oder Profilschiene oder einem äquivalenten System ausgebildet. Somit ist die Kühlvorrichtung kompatibel zu den Standard-Montagesystemen die in verschiedensten Industriebereichen Anwendung finden.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Kühlvorrichtung mindestens einen Temperatursensor, zur Messung mindestens einer relevanten Temperatur der Kühlvorrichtung und/oder des elektrischen Geräts. Die Messung der Temperatur bietet den Vorteil, dass eine Temperaturinformation für weitere Auswertungen vorliegt. Mit relevanter Temperatur ist eine Temperatur gemeint, die einen Rückschluss auf den Zustand der Kühlvorrichtung, der wärmeübertragenden Verbindung und/oder die Temperatur des elektrischen Geräts zulässt. Die relevante Temperatur kann beispielsweise an einem Ort vorliegen, der sich in räumlicher Nähe zum elektrischen Gerät befindet. Die Auswertung des Messsignals des Temperatursensors kann in der Kühlvorrichtung selbst geschehen. Es ist ebenfalls möglich die Auswertung nicht in der Kühlvorrichtung durchzuführen, sondern das Messsignal aus der Kühlvorrichtung zu führen um die Auswertung mittels eines externen Geräts durchführen. Möglich wäre hier beispielsweise die Auswertung über das zu kühlende elektrische Gerät.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kühlvorrichtung eine Temperaturregelung und/oder -steuerung und eine aktive Kühlkomponente umfasst, wobei die Temperaturregelung und/oder -steuerung zur Ansteuerung der aktiven Kühlkomponente auf Basis der durch den Temperatursensor erfassten relevanten Temperatur vorgesehen ist. Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist die Möglichkeit eine konstante Temperatur des elektrischen Geräts zu gewährleisten. Erweiterbar ist diese Steuerung und Regelung mittels weiterer Temperatursensoren, die z. B. die Temperatur außerhalb der Kühlvorrichtung oder sogar innerhalb des elektrischen Geräts erfassen. Zu den aktiven Kühlkomponenten zählen jegliche Vorrichtungen, die zur Beschleunigung der Wärmeabfuhr geeignet sind. Dazu zählen insbesondere Lüfter, Kühlmittelpumpen oder Peltier-Elemente.
  • Weiterhin vorteilhaft ist es wenn die Kühlvorrichtung mindestens einen Lüfter als aktive Kühlkomponente umfasst. Hier ist eine Ausführungsform möglich, in der ein durch den Lüfter erzeugter Luftstrom die von der Kühlvorrichtung aufgenommene Wärme abtransportiert. Besonders vorteilhaft ist die Kombination von Lüfter und Regelung oder Steuerung. Durch Variation der Lüfterdrehzahl kann die Wärmeabfuhr gesteuert und/oder geregelt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Kühlvorrichtung mindestens ein Thermoelement als aktive Kühlkomponente, insbesondere ein thermoelektrisches Element oder ein Peltier-Element, auf. Ein thermoelektrisches Element weist eine warme und eine kalte Seite auf. Die kalte Seite kann nur so kalt sein, wie die maximal mögliche Temperaturdifferenz des Thermoelements zwischen warmer und kalter Seite dies zulässt. So kann die wärmeübertragende Verbindung zwischen elektrischem Gerät und Kühlvorrichtung direkt mit der kalten Seite des Thermoelements in Verbindung gebracht werden. Von der warmen Seite des Thermoelements ist wiederum eine Wärmeabfuhr nötig. Dies kann beispielsweise mittels passiver Kühlkörper und/oder Lüftern realisiert werden. Besonders vorteilhaft ist die Kombination von Thermoelementen und einer Regelung oder Steuerung. Durch Variation der am Thermoelement anliegenden Spannung kann der Kühleffekt gesteuert und/oder geregelt werden und so eine Wunschtemperatur gehalten werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist zur Verbesserung der thermischen Kopplung zwischen der Kühlvorrichtung und dem elektrischen Gerät ein hoch wärmeleitendes Material, insbesondere eine Wärmeleitpaste, ein Wärmeleitkleber und/oder ein sogenanntes Gap Pad, vorgesehen. Dies hat den Vorteil, dass auch trotz Montagetoleranzen und anderer technisch notwendiger Abstände ein quasi idealer Wärmeübergang zwischen der Kühlvorrichtung und dem elektrischen Gerät gewährleistet werden kann. Es können so kleine Abstände zwischen dem Gerät und der Kühlvorrichtung überbrückt werden, ohne den Wärmeübergang zu verschlechtern.
  • Eine weitere Ausführungsform besteht darin, dass die Kühlvorrichtung Lüftungsöffnungen zur Zuführung eines Kühlmediums von der Kühlvorrichtung zum elektrischen Gerät aufweist. Die thermische Kopplung zwischen der Kühlvorrichtung und dem elektrischen Gerät wird also durch einen Fluss eines Kühlmediums durch im Gehäuse des elektrischen Geräts vorhandene oder nachträglich geöffnete Lüftungsöffnungen verbessert. Falls im elektrischen Gerät Belüftungsöffnungen vorhanden sind oder noch nachträglich geöffnet werden können ist es möglich, dass beispielsweise ein Lüfter in einer Weise in der Kühlvorrichtung implementiert wird, dass er das elektrische Gerät direkt durch einen Luftstrom durch das Gehäuse des elektrischen Geräts durch erzwungene Konvektion kühlt. Denkbar sind weiterhin Strömungsumlenkungen, die einen Luftstrom entsprechend umlenken.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Kühlvorrichtung mindestens eine Schnittstelle auf. Diese ist insbesondere zur Signalisierung eines ordnungsgemäßen Betriebs der Kühlvorrichtung und/oder zur Weitergabe von weiteren Daten ausgebildet. Die Schnittstelle kann jegliche Art von geeigneter Kontaktierung und Form aufweisen, dabei wären sowohl ein einzelner Meldekontakt als auch bekannte Datenschnittstellen wie USB, Ethernet, oder weitere Schnittstellen denkbar. Dies hat den Vorteil, dass nicht nur die elektrischen Geräte selbst in vorhandene Kommunikationsinfrastrukturen oder Bus-Systeme integriert werden können, sondern auch die Kühlvorrichtung. Hier wären z. B. ein Rückwandbus im Schaltschrank, ein befestigungsseitiger Kommunikationsbus, ein Backplane oder jegliche Feldbus-Typen und weitere verwandte Kommunikationssysteme zu nennen. Auch eine drahtlose Kommunikation kann in vielen Fällen von Vorteil sein. Hier wäre aufgrund der örtlichen Nähe zwischen dem elektrischen Gerät und der Kühlvorrichtung eine sogenannte Near Field Communication oder NFC Schnittstelle zwischen elektrischem Gerät und Kühlvorrichtung denkbar.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Kühlvorrichtung eine Kontaktvorrichtung zum Durchschleifen einer Energieversorgung und/oder einer Datenverbindung des elektrischen Geräts auf. Dies ermöglicht ein Durchschleifen von Datenverbindungen, z. B. einen Rückwandbus, und/oder der Energieversorgung von mehreren elektrischen Geräten die beispielsweise von einer Kühlvorrichtung getrennt sind. Ebenso ist denkbar, dass aktive Kühlkomponenten ihre Spannungsversorgung von der durch die Kühlvorrichtung geführten Energieversorgung abzweigen und Messdaten oder Steuersignale für die aktive Kühlkomponente über die Datenverbindung übertragen werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Kühlvorrichtung mindestens ein Wärmerohr, insbesondere eine Heatpipe und/oder einen Zwei-Phasen Thermosiphon, auf. Dieser passive Wärmeleiter mit sehr kleinem Wärmewiderstand kann dazu genutzt werden, aus besonders wärmeintensiven Stellen des zu kühlenden elektrischen Geräts die Wärme abzuleiten. Dazu wären beispielsweise Adapter denkbar, die das Wärmerohr thermisch an die wärmeintensiven Bauteile des elektrischen Geräts anbinden. Es kann zumindest eine Bohrung im Gehäuse des elektrischen Geräts notwendig sein, die das Wärmerohr aufnimmt. Der Teil des Wärmerohrs, der Wärme abgibt und folglich in die Kühlvorrichtung ragt wird als Kondensator, der Teil der die Wärme im oder am elektrischen Gerät aufnimmt wird als Verdampfer bezeichnet. Durch eine Entwärmung des Kondensators wird eine sehr gute Wärmeabfuhr aus dem elektrischen Gerät erreicht. Auch ein Anströmen des Kondensators mit einem Kühlmedium ist denkbar. Eine Erweiterung dieser Ausführungsform einer Kühlvorrichtung mit Wärmerohr besteht durch einen Adapter für das Wärmerohr, der nicht in das Gehäuse des elektrischen Geräts ragt, sondern in wärmeleitendem Kontakt zu mindestens einer Seitenfläche des elektrischen Geräts steht und so zur Ableitung von Wärme aus dem elektrischen Gerät ausgebildet ist.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist die Kühlvorrichtung ein Mittel zur Freischaltung eines erweiterten Temperatur- und/oder Leistungsbereichs des elektrischen Geräts auf. Mit Freischaltung eines erweiterten Temperaturbereichs ist beispielsweise gemeint, dass ein elektrisches Gerät, das regulär in einem ersten Temperaturbereich betrieben werden kann, durch die Anordnung der Kühlvorrichtung am elektrischen Gerät, in einem erweiterten zweiten Temperaturbereich betrieben werden kann, ohne dass sich das elektrische Gerät aus Selbstschutz abschaltet oder beschädigt wird. Mit Freischaltung eines erweiterten Leistungsbereich ist beispielsweise gemeint, dass Leistungseinschränkungen des elektrischen Geräts, die unter anderem auf Maximaltemperaturen im Betrieb mit hoher Leistung beruhen können, durch eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung aufgehoben oder erweitert werden können. Als Mittel zur Freischaltung kommen jegliche Aktivierungssysteme in Frage. Nur beispielhaft wären eigens dazu im Gehäuse des elektrischen Geräts vorgesehene Aussparungen mit integrierten Tastern zu nennen, die nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip von an der Oberfläche der Kühlvorrichtung vorgesehenen Erhebungen aktiviert werden. Ebenso kann das Mittel zur Freischaltung als elektrische Kontakte, die durch die Kühlvorrichtung verbunden werden, ausgebildet sein. Varianten ohne direkten Kontakt, z. B. mittels eines Reed-Schalters, einer drahtlosen NFC- Verbindung oder eines RFID-Tags sind ebenso möglich wie softwareimplementierte Varianten, die auf dem Setzen eines Freischalt-Bits auf Grundlage eines Signals der Kühlvorrichtung basieren. Eine Freischaltung des erweiterten Temperatur- und/oder Leistungsbereichs kann auch an eine Bedingung, wie ein aktiver Meldekontakt, geknüpft sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform kommt die Kühlvorrichtung zur Kühlung von Geräten der Industrieautomatisierung, insbesondere von speicherprogrammierbaren Steuerungen, Netzteilen oder Schaltgeräten, zum Einsatz. Die Vorteile der Kühlvorrichtung kommen besonders bei Geräten zur Geltung, die empfindlich gegenüber Umgebungstemperaturschwankungen sind und/oder deren thermische Verlustleistung entsprechend hoch ist. Vorteilhaft ist ebenfalls, dass mit der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung eine thermische Entkopplung zwischen zwei Geräten erreicht werden kann, die sonst beispielsweise nicht für den Betrieb direkt nebeneinander zugelassen wären.
  • In weiteren Ausführungsformen weist ein Kühlsystem die Kombination mindestens einer Kühlvorrichtung und mindestens eines elektrischen Geräts auf. Darüber hinaus ist die Kühlvorrichtung zur Kombination mit mindestens einer weiteren Kühlvorrichtung, also nebeneinander oder an mehreren Seitenflächen des elektrischen Geräts, geeignet. Dies bewirkt eine Erhöhung der Kühlleistung für besonders leistungsstarke Geräte. Beispielsweise können also zwei Kühlvorrichtungen, jeweils eines auf zwei Seiten eines elektrischen Geräts, angeordnet werden, um so eine im Vergleich zu einer oder keiner Kühlvorrichtung höhere Kühlleistung zu erzeugen. Dies hat den Vorteil einer höheren Modularität und Flexibilität beispielsweise beim Aufbau von komplexen industriellen Steuerungsanordnungen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Kühlvorrichtung und ein elektrisches Gerät,
  • 2 eine Explosionsdarstellung der 1,
  • 3 ein Ausführungsbeispiel einer Kühlvorrichtung,
  • 4 ein Ausführungsbeispiel einer aktiv luftgekühlten Kühlvorrichtung,
  • 5 ein Ausführungsbeispiel einer Kühlvorrichtung mit Wärmerohr und
  • 6 eine Kühlvorrichtung mit Mittel zur Freischaltung.
  • 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Kühlvorrichtung 2 die mittels ihrer Befestigungsvorrichtung 8, an einem Befestigungssystem 10, das beispielsweise eine Hut-, G-, Montage- oder Profilschiene sowie ein äquivalentes System sein kann, befestigt ist. Ein elektrisches Gerät 12 ist ebenfalls mittels seiner Befestigungsvorrichtung 18, die in 1 von der Kühlvorrichtung 2 verdeckt wird, am Befestigungssystem 10 befestigt. Die Kühlvorrichtung 2 weist ein Gehäuse 4 mit Seitenflächen 6 auf. Das Gehäuse 4 muss nicht zwangsläufig als geschlossenes Gehäuse verstanden werden. Vielmehr ist die Funktionalität des Gehäuses 4 bezüglich der Kühlung des elektrischen Geräts 12 sowie einer Aufnahme der Komponenten zur Kühlung optimiert. Es könnte sich dabei auch um ein offenes Gestell handeln. Das elektrische Gerät 12 weist ein Gehäuse 14 mit Seitenflächen 16 auf. Auch dieses Gehäuse des elektrischen Geräts 14 ist nicht zwangsläufig als geschlossenes Gehäuse zu verstehen, sondern vielmehr ein auf die Funktion des Elektrischen Geräts 12 optimiertes Gehäuse. Daher können im Gehäuse beispielsweise Öffnungen für elektrische Anschlüsse und/oder Datenverbindungen vorhanden und bereits Lüftungsöffnungen vorgesehen sein. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein wärmeleitendes Material 7 zwischen der Kühlvorrichtung 2 und dem elektrischen Gerät 12 angeordnet. Das wärmeleitende Material 7 kann je nach Anwendung optimiert sein. Bei dem wärmeleitenden Material 7 kann es sich dabei um eine Wärmeleitpaste, ein Wärmeleitkleber, ein sogenanntes „Gap- oder Wärmeleit-Pad“ oder eine Schicht aus weiteren gut wärmeleitenden Materialien handeln. Vorteilhaft ist bei der dargestellten Kühlvorrichtung, dass sie in das vorhandene Montagesystem problemlos integriert werden kann und so den Einsatzbereich des elektrischen Geräts 12 einfach und effizient erweitert.
  • 2 zeigt das elektrische Gerät 12 und die Kühlvorrichtung 2 aus 1 in einer explosionsartigen Darstellung. Es gilt dabei die Beschreibung von 1. Darüber hinaus ist am Gehäuse des elektrischen Geräts eine Seitenfläche 16 zu sehen, die, wie in 1, über das wärmeleitende Material 7 in wärmleitender Verbindung mit der Kühlvorrichtung 2 steht. Zu sehen sind weiterhin jeweils eine Befestigungsvorrichtung 8 und 18 der Kühlvorrichtung 2 und des elektrischen Geräts 12, die sich zur Montage am Befestigungssystem 10 eignen. Es kommen jegliche Befestigungsvorrichtungen für Hut-, G-, Montage- oder Profilschienen und äquivalente Systeme in Frage.
  • 3 zeigt eine Ausführungsform in der eine Kühlvorrichtung 2 zwischen zwei elektrischen Geräten 12 zum Einsatz kommt. Diese Anordnung hat reinen Beispielcharakter und es wäre genauso möglich ein elektrisches Gerät 12 zwischen zwei Kühlvorrichtungen 2 zu positionieren oder jedem elektrischen Gerät 12 je eine Kühlvorrichtung 2 zuzuweisen. In 3 weisen sowohl die Kühlvorrichtung 2 als auch die elektrischen Geräte 12 jeweils Lüftungsöffnungen 30 auf und sind an einem Befestigungssystem 10 befestigt. Das rechte der beiden elektrischen Geräte 12 weist eine Befestigungsvorrichtung 18 zur Befestigung des elektrischen Geräts 12 am Befestigungssystem 10 auf. Zur wärmeleitenden Verbindung zwischen elektrischen Geräten 12 und Kühlvorrichtung 2 können beispielsweise die bereits in 2 beschriebenen wärmeleitenden Materialien 7 zum Einsatz kommen. Die gezeigte Kühlvorrichtung 2 weist in dieser Ausführungsform keine aktiven Kühlkomponenten auf, sondern ist eine rein passive Komponente, die zum Beispiel durch integrierte Kühlkörper die Kühlfläche der elektrischen Geräte 12 vergrößert. Denkbar ist der Einsatz einer solchen Kühlvorrichtung in einem Schaltschrank, der bereits von Lüftern gekühlt wird. Trotz dieser passiven Ausführungsform sind Daten- und Energiekontaktierungen über die Kühlvorrichtung 2, wie das Durchschleifen von Energieversorgung oder Datenverbindungen problemlos möglich.
  • 4 zeigt eine Ausführungsform einer Kühlvorrichtung 2, die einen Lüfter 34 sowie eine Kühlstromführung 31 zur Umlenkung eines Luftstroms 32 aufweist. Die Kühlvorrichtung 2 ist zwischen zwei elektrischen Geräten 12 mit Seitenflächen 16 angeordnet. Das rechte der beiden elektrischen Geräte 12 weist eine Befestigungsvorrichtung 18 zur Befestigung des elektrischen Geräts 12 am Befestigungssystem 10 auf, die Befestigungsvorrichtungen 8 und 18 der Kühlvorrichtung 2 und des linken elektrischen Geräts 12 sind nicht dargestellt, aber analog vorhanden. Sowohl die Kühlvorrichtung 2 als auch die elektrischen Geräte 12 weisen Lüftungsöffnungen 30 auf. Eine verbesserte Kühlung wird hier mittels des durch den Lüfter 34 erzeugten Luftstroms 32 erreicht. Der Luftstrom 32 wird aufgrund der konstruktiven Gegebenheiten in der Kühlvorrichtung 2 erzeugt. Um eine möglichst effiziente Kühlung zu erreichen wird der Luftstrom 32 mittels der Kühlstromführung 31 umgelenkt und durch die elektrischen Geräte 12 geleitet. Aus den Lüftungsöffnungen 30 der elektrischen Geräte 12 tritt der Luftstrom wieder aus. Es ist denkbar, das mittels weiteren, nicht gezeigten Kühlstromführungen der erwärmte Luftstrom 32, der aus den Lüftungsöffnungen 30 der elektrischen Geräte 12 austritt, von der Kühlvorrichtung 2 und den elektrischen Geräten 12 weg geführt wird. Dies wäre beispielsweise in einem Schaltschrank vorteilhaft, der wiederum Abluft-Öffnungen aufweist. Eine weitere vorteilhafte Erweiterung dieser Ausführungsform ist, wenn die Kühlvorrichtung 2 oder die elektrischen Geräte 12 mindestens einen Temperatursensor aufweisen. Die mittels des Temperatursensors erfasste Temperatur kann dann wiederum für eine Regelung des Luftstroms 32, beispielsweise über eine Regelung der Drehzahl des Lüfters 34, verwendet werden.
  • 5 zeigt neben dem aus den vorhergehenden Figuren bekannten Befestigungssystem 10 eine Ausführungsform einer Kühlvorrichtung 2, die mittels zweier Wärmerohre 36 in wärmeleitender Verbindung zu zwei elektrischen Geräten 12 steht. Die Wärmerohre 36 weisen einen Verdampfer 37 sowie einen Kondensator 38. Der Verdampfer 37 kennzeichnet den Bereich des Wärmerohrs 38, in dem das im Wärmerohr 38 vorhandene Kühlmedium durch die Abwärme des elektrischen Geräts 12 verdampft wird. Zum besseren Wärmeübergang von den besonders verlustleistungsintensiven Bauteilen im elektrischen Gerät 12 zum Verdampfer 37 können wärmeleitende Zwischenstücke oder Adapter verwendet werden. Der Kondensator 38 kennzeichnet den Bereich des Wärmerohrs, der entwärmt wird und somit das Kühlmedium im Wärmerohr 36 wieder kondensiert. Der Kondensator 38 kann dabei eine Oberflächenvergrößerung, wie z. B. Kühlrippen oder einen aufgeschrumpften Kühlkörper aufweisen. Auch eine Kühlung des Kondensators 38 über einen Lüfter ist denkbar.
  • 6 zeigt eine Kühlvorrichtung 2 und ein elektrisches Gerät 12 in explosionsartiger Darstellung. Mögliche Ausgestaltungen sind dabei den 15 zu entnehmen. Darüber hinaus weist die Kühlvorrichtung 2 ein Mittel zur Freischaltung 40 auf, das zum Freischalten des Mittels zur Freischaltung 41 des elektrischen Geräts 12 ausgebildet ist. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um drei Kontakte am elektrischen Gerät 12, und die dazu passenden Kontakte an der Kühlvorrichtung 2. Werden die Kühlvorrichtung 2 und das elektrische Gerät 12 zusammengeschoben, so berühren sich die Mittel zur Freischaltung 40 und 41 und die Freischaltung eines höheren Temperatur und/oder Leistungsbereichs kann ausgelöst werden. Die Ausführungsform mit Kontakten als Mittel zur Freischaltung 40 und 41 ist als Beispiel anzusehen, mechanische Lösungen mit Tastern, drahtlose mit Reed-Schalter oder RFID oder sogar softwareimplementierte Varianten sind ebenso denkbar.
  • Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Kühlvorrichtung 2 zur Kühlung eines elektrischen Geräts 12. Es wird die Aufgabe gelöst, eine Kühlvorrichtung 2 zur Verfügung zu stellen, mit der ohne oder ohne großen konstruktiven Aufwand am eigentlichen elektrischen Gerät 12 der zulässige Temperaturbereich von Standardkomponenten erweitert und/oder eine höhere Maximal- und/oder Dauerleistung erreicht werden kann. Die Kühlvorrichtung 2 weist dafür eine Befestigungsvorrichtung 8 zur Montage an einem Befestigungssystem 10 auf und ist zur Kühlung des elektrischen Geräts 12 vorgesehen.

Claims (15)

  1. Kühlvorrichtung (2) zur Kühlung eines elektrischen Geräts (12), wobei die Kühlvorrichtung (2) eine Befestigungsvorrichtung (8) zur Montage an einem Befestigungssystem (10) aufweist und wobei die Kühlvorrichtung (2) zur thermischen Kopplung einer ihrer Seitenflächen (6) mit einer Seitenfläche (16) des zu kühlenden elektrischen Geräts (12) vorgesehen ist.
  2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Befestigungsvorrichtung (8) der Kühlvorrichtung (2) zur Montage an einer Hut-, G-, Montage- oder Profilschiene oder einem äquivalenten System ausgebildet ist.
  3. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlvorrichtung (2) mindestens einen Temperatursensor zur Messung mindestens einer relevanten Temperatur der Kühlvorrichtung (2) und/oder des elektrischen Geräts (12) umfasst.
  4. Kühlvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Kühlvorrichtung (2) eine Temperaturregelung und/oder -steuerung und eine aktive Kühlkomponente umfasst, wobei die Temperaturregelung und/oder -steuerung zur Ansteuerung der aktiven Kühlkomponente auf Basis der durch den Temperatursensor erfassten relevanten Temperatur vorgesehen ist.
  5. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlvorrichtung (2) mindestens einen Lüfter (34) als aktive Kühlkomponente umfasst.
  6. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlvorrichtung (2) mindestens ein Thermoelement als aktive Kühlkomponente, insbesondere ein thermoelektrisches Element oder ein Peltier-Element, aufweist.
  7. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Verbesserung der thermischen Kopplung zwischen der Kühlvorrichtung (2) und dem elektrischen Gerät (12) ein wärmeleitendes Material (7), insbesondere eine Wärmeleitpaste, ein Wärmeleitkleber und/oder ein sogenanntes Gap Pad, vorgesehen ist.
  8. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlvorrichtung (2) Lüftungsöffnungen (30) zur Zuführung eines Kühlmediums, insbesondere eines Luftstroms (32), von der Kühlvorrichtung (2) zum elektrischen Gerät (12) aufweist.
  9. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlvorrichtung (2) mindestens eine Schnittstelle, insbesondere zur Signalisierung eines ordnungsgemäßen Betriebs der Kühlvorrichtung (2) und/oder zur Weitergabe von weiteren Daten, aufweist.
  10. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlvorrichtung (2) eine Kontaktvorrichtung zum Durchschleifen einer Energieversorgung und/oder einer Datenverbindung von und/oder zum elektrischen Gerät (12) aufweist.
  11. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlvorrichtung (2) mindestens ein Wärmerohr (36), insbesondere eine Heatpipe und/oder einen Zwei-Phasen Thermosiphon, zur thermischen Kopplung mit dem elektrischen Gerät (12) aufweist.
  12. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlvorrichtung (2) ein Mittel zur Freischaltung (40) eines erweiterten Temperatur- und/oder Leistungsbereichs des elektrischen Geräts (2) aufweist.
  13. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlvorrichtung (2) zur Kühlung von Geräten der Industrieautomatisierung, insbesondere von speicherprogrammierbaren Steuerungen, Netzteilen oder Schaltgeräten, zum Einsatz kommt.
  14. Kühlsystem zur Kühlung eines elektrischen Geräts (12), aufweisend mindestens eine Kühlvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mindestens ein elektrisches Gerät (12).
  15. Kühlsystem nach Anspruch 14, wobei die Kühlvorrichtung (2) zur Kombination mit einer weiteren Kühlvorrichtung (2), insbesondere zur Anordnung zweier Kühlvorrichtungen (2) nebeneinander oder an mehreren Seitenflächen (16) des elektrischen Geräts (12), vorgesehen ist.
DE102014224989.9A 2014-12-05 2014-12-05 Kühlvorrichtung zur Kühlung eines elektrischen Geräts Ceased DE102014224989A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014224989.9A DE102014224989A1 (de) 2014-12-05 2014-12-05 Kühlvorrichtung zur Kühlung eines elektrischen Geräts
EP15802015.6A EP3207777A1 (de) 2014-12-05 2015-11-23 Kühlvorrichtung zur kühlung eines elektrischen geräts
PCT/EP2015/077354 WO2016087250A1 (de) 2014-12-05 2015-11-23 Kühlvorrichtung zur kühlung eines elektrischen geräts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014224989.9A DE102014224989A1 (de) 2014-12-05 2014-12-05 Kühlvorrichtung zur Kühlung eines elektrischen Geräts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014224989A1 true DE102014224989A1 (de) 2016-06-09

Family

ID=54754606

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014224989.9A Ceased DE102014224989A1 (de) 2014-12-05 2014-12-05 Kühlvorrichtung zur Kühlung eines elektrischen Geräts

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3207777A1 (de)
DE (1) DE102014224989A1 (de)
WO (1) WO2016087250A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108899787A (zh) * 2018-08-15 2018-11-27 成都赋阳技术开发有限公司 一种智能散热的电气柜
WO2020108968A1 (de) * 2018-11-29 2020-06-04 Liebherr-Components Biberach Gmbh Schaltgeräteanordnung

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113141738B (zh) * 2020-01-20 2022-07-22 日月元科技(深圳)有限公司 不断电系统装置及方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29519962U1 (de) * 1995-12-16 1997-04-10 AEG Hausgeräte GmbH, 90429 Nürnberg Frontbeladbare Geschirrspülmaschine
DE10148623A1 (de) * 2001-10-02 2003-04-24 Siemens Ag Vorrichtung und Anordnung zur Befestigung eines Profilteils an einer Tragschiene
DE102004008513A1 (de) * 2003-12-12 2005-07-07 Hager Electro Gmbh Lüftersystem für Stromverteileranlagen
DE102008059320A1 (de) * 2008-11-27 2010-06-02 Knick Elektronische Messgeräte GmbH & Co. KG Elektronische Geräteanordnung und Kühlkörper hierfür
DE202012001283U1 (de) * 2012-02-06 2012-03-07 Asia Vital Components Co., Ltd. Kühlmodul
DE102012100974A1 (de) * 2012-02-07 2013-08-08 Stego-Holding Gmbh Lüfter und Anordnung aufweisend einen derartigen Lüfter
DE102012106615A1 (de) * 2012-07-20 2014-01-23 Sma Solar Technology Ag Elektronische Baugruppe

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202006006659U1 (de) * 2006-04-21 2006-07-06 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Elektrisches oder elektronisches Gerät
US7952873B2 (en) * 2006-06-26 2011-05-31 Raytheon Company Passive conductive cooling module

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29519962U1 (de) * 1995-12-16 1997-04-10 AEG Hausgeräte GmbH, 90429 Nürnberg Frontbeladbare Geschirrspülmaschine
DE10148623A1 (de) * 2001-10-02 2003-04-24 Siemens Ag Vorrichtung und Anordnung zur Befestigung eines Profilteils an einer Tragschiene
DE102004008513A1 (de) * 2003-12-12 2005-07-07 Hager Electro Gmbh Lüftersystem für Stromverteileranlagen
DE102008059320A1 (de) * 2008-11-27 2010-06-02 Knick Elektronische Messgeräte GmbH & Co. KG Elektronische Geräteanordnung und Kühlkörper hierfür
DE202012001283U1 (de) * 2012-02-06 2012-03-07 Asia Vital Components Co., Ltd. Kühlmodul
DE102012100974A1 (de) * 2012-02-07 2013-08-08 Stego-Holding Gmbh Lüfter und Anordnung aufweisend einen derartigen Lüfter
DE102012106615A1 (de) * 2012-07-20 2014-01-23 Sma Solar Technology Ag Elektronische Baugruppe

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108899787A (zh) * 2018-08-15 2018-11-27 成都赋阳技术开发有限公司 一种智能散热的电气柜
WO2020108968A1 (de) * 2018-11-29 2020-06-04 Liebherr-Components Biberach Gmbh Schaltgeräteanordnung

Also Published As

Publication number Publication date
EP3207777A1 (de) 2017-08-23
WO2016087250A1 (de) 2016-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1604262B1 (de) Flüssigkeits-kühlsystem
DE10128307B4 (de) Klimaanlage
EP2255605B1 (de) Klimatisierungseinrichtung für elektronische bauelemente
DE102014224989A1 (de) Kühlvorrichtung zur Kühlung eines elektrischen Geräts
DE102012006628A1 (de) Redundantes integriertes Flüssigkühlsystem für Avionik
DE102014214209A1 (de) Kühlvorrichtung zur zielgerichteten Kühlung von elektronischen und/oder elektrischen Bauelementen
WO2013053538A1 (de) Gekühlte luftbildkamera
DE102013008865A1 (de) Elektronisches Steuergerät
EP3583668B1 (de) Entwärmungsanordnung für einen schaltschrank
DE102008044645B3 (de) Flugzeugsignalrechnersystem mit einer Mehrzahl von modularen Signalrechnereinheiten
DE102006052122B4 (de) Klimatisierungsvorrichtung
EP2991466B1 (de) Temperiereinrichtung zum regulieren der temperatur in einem raum und schaltschrank mit einer derartigen temperiereinrichtung
DE102005042784A1 (de) Ventilanordnung und Kühlvorrichtung
WO2016087218A1 (de) Kühlkörper zur kühlung eines elektrischen geräts
DE102014008021A1 (de) Schaltungsanordnung zum thermischen Schutz eines Leistungshalbleiters
DE10233836A1 (de) Elektronikgehäuse
DE102014201483A1 (de) Modulares Elektroniksystem
DE102007053538B4 (de) Roboter
DE29821758U1 (de) Kühlvorrichtung für Computerfunktionseinheiten
EP3367769B1 (de) Vorrichtung zur aufnahme einer elektronik
DE102012109853A1 (de) Anordnung für ein Computersystem sowie ein Computersystem
DE112016006885T5 (de) Kühl/Heiz-Vorrichtung und Analysevorrichtung
EP2760659A1 (de) Extruder
DE102014007901A1 (de) Klimatisierungsanordnung
DE202018102582U1 (de) Hochtemperatur-direktflüssigkeitsgekühltes Hochleistungsrechnersystem

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final